국제 선진 산업 과학 및 기술 연구소 (이하 AIST”, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 AIST) (이하 AIST "), 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (국립 연구소) 및 Nakajima Research Group, The Fukushima Research, The Fookush yuki의 국립 연구소 (바카라 커뮤니티) 및 The Fukushima yuki, The Shuyu의 Nakajima Yuki 연구소 인 국제 산업 과학 및 기술 연구소 Daiji Tatsuki와 초대 된 연구원 인 Hirao Yoshiji는 사용 된 원자재 유형, 성형 방법 및 소결 조건과 같은 제조 공정 정보를 사용할 것입니다실리콘 질화물 세라믹소결 바디열전도율높은 정확도로 이 재료는 고효율로 전력을 변환하고 제어하는 차세대 시스템입니다전력 모듈단열 열 소산 보드8715_9057Ceramics International"에 게시 잡지
자동차 및 철도를위한 모터 드라이브 제어의 경우 태양열 발전을 위해 전력 모듈은 전기를 DC에서 AC로 변환하고 모터의 회전 속도를 제어하는 등 전기 제어를 수행하는 데 사용됩니다 전기 제어는 전력 모듈에 내장 된 반도체를 사용하여 수행되지만 반도체는 에너지가 발생할 때 열을 생성하기 때문에 열 싱크가 외부에 설치되어 열이 빠져 나가게합니다 세라믹 재료 중 하나 인 세라믹 재료 중 하나 인 실리콘 질화물 사이의 단락을 방지하기 위해 열을 통과하지만 전기를 전도하지 않는 열 소산 기판을 단열하는 재료로 주목을 받고 있습니다 그러나, 전력 모듈의 절연 열 소산 기판으로서 질화 실리콘을 사용하기 위해서는 열전도율이 추가로 개선되어야한다 질화 실리콘의 열 전도성을 향상시키기 위해, (1) 질화물 입자 사이의 용융물 제제소결 보조밀도를 높이기 위해 고온에서의 분수; (2) 소결 보조 용해는 실리콘 질화물 입자의 용해 및 재 침전을 촉진한다 (3) 열전도율을 감소시킨다포논 산란를 유발합니다 높은 열전도율을 달성하려면 동시에이를 달성하는 최적의 소결 조건 및 소결 보조 장치를 선택해야합니다 그러나, 실리콘 질화물의 열 전도도는 소결 보조 유형, 첨가량 및 소결 보조의 조합, 소결 온도, 압력 및 시간과 같은 소결 조건을 포함한 성형 조건에 따라 30-180W (MK)-19860_10010기계 학습와 같은 로투스 바카라 기술을 사용하여 재료 개발을 가속화 할 것으로 예상됩니다 그러나, 질화 질화 실리콘의 열 전도성에 영향을 미치는 다양한 제조 공정 요인이 있으며, 이들 모든 요소를 균일하게 처리하기가 어렵 기 때문에 원하는 열전도율로 질화 실리콘의 설계에 기여합니다프로세스 정보학에 대한보고는 없었다
절연 열 소산 기판으로서, 세라믹 재료 중에서도 열 전도도가 우수한 질화 알루미늄 및 기계적 특성을 갖는 실리콘 질화물이 일반적으로 사용된다 그중에는 로투스 바카라st가 자료입니다골절 인성열 소산 기판 절연 수명에 큰 영향을 미치며, 기계적 특성을 갖는 질화 실리콘의 열전도율을 향상시키기 위해 노력하고 있습니다 2011 년에, 우리는 질화 알루미늄의 3 배 이상의 골절 강인성과 당시 세계에서 가장 높은 열전도율을 갖는 실리콘 질화물 세라믹을 개발했습니다 (로투스 바카라sode Press 발표 2011 년 9 월 6 일) 또한 같은 도자기분해 강도 나누기| 미크론 수준의 울트라 얇은 보드조차도 차세대 전기 자동차 (로투스 바카라sotech Press가 2021 년 11 월 25 일에 발표) 또한, 우리는 로투스 바카라 (로투스 바카라sotech Press 발표 2022 년 9 월 30 일) 이 연구는 로투스 바카라 연구를 활용하여 고급 노하우와 수년간의 지식을 활용하여 제조 공정 정보에서 열 전도성을 정확하게 예측할 수있는 로투스 바카라 기술을 만들기위한 것입니다 이는 실리콘 질화물 소결 바디 프로토 타입에 필요한 노력과 시간을 줄이고 열 전도도를 측정하여 재료 개발 속도를 높일 수있게합니다
실리콘 질화물의 열전도율은 기공, 입자 경계 유리 상, 미세 입자 및 성장 된 원주 입자와 같은 복잡한 미세 구조, 입자 내부의 불순물의 양에 의해 크게 영향을받습니다 미세 구조 및 불순물 함량은 또한 제조 공정에 의해 크게 영향을 받는데, 1) 1) 실리콘 질화물 또는 실리콘 분말의 유형, 사용 된 주요 원료 및 IT의 양과 같은 수많은 조합이 있는데, 2) 소결 보조제의 유형과 혼합 비율, 3) 혼합 및 성형 조건 및 비트 조건 실리콘 질화물의 열 전도도는 제조 공정의 약간의 차이만으로 극적으로 변화하여 로투스 바카라에 의해 예측하기가 어렵습니다 우리가 이번에 개발 한 방법은 원료 유형 및 소결 보조제와 같은 간단한 정량화를 사용하여 열전도율을 정확하게 예측하는 것입니다설명 변수열전도율과 관련된 특별한 숫자와 로투스 바카라를 배우게합니다
첫째, 첫 번째, 로투스 바카라ST에서 생산 된 63 개의 소결 재료와 다양한 논문에서보고 된 114 개를 포함하여 총 174 개의 실리콘 질화물 소결 바디의 제조 공정 데이터에서, 원자재 분말에 대한 조건, 소결 보조 조건, 질화 조건을위한 조건, 소결 조건을 얻는 것과 같은 소결 조건을 포함하여 114 개 중 111 개를 포함하여 총 174 개의 실리콘 질화물 소결 신체의 제조 공정 데이터에서 나온 것입니다 (44 ~ 156 W (MK)-1)를 결합한 데이터 세트를 구성했습니다 174 개의 데이터 세트의 일부를 사용하여 기계 학습을 통해 열 전도성에 대한 예측 모델을 구성했으며 나머지 데이터는 모델의 예측 정확도를 검증했습니다 결과적으로 로투스 바카라ST가 재배 한 소결 보조제에 대한 지식을 포함하지 않는 예측 모델을 사용하면결정 계수 (r2)| 07 미만 이었지만 이러한 높은 정확도를 예측할 수는 없었지만 (그림 1 (a))는 소결 에이즈에 대한 지식을 포함하는 예측 모델이 사용됩니다r208을 초과하여 예측 정확도가 향상되었습니다 (그림 1 (b)) 일반적으로 이러한 수준의 예측 정확도를 달성하려면 샘플 수가 필요하지만 로투스 바카라ST 전문가의 지식을 통합함으로써 평소보다 훨씬 적은 수의 샘플로 열 전도도를 예측할 수있는 로투스 바카라를 개발할 수있었습니다
그림 1 열 전도도의 실제 측정 및 예측 값 간의 관계
(a) 소결 에이즈에 대한 지식이 없음 (b) 소결 에이즈에 대한 지식이 없음
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
우리는 열전도율을 예측하는 데 사용되는 각 설명 변수에 대한 열전도율 예측의 예측 정확도를 향상시키는 데 기여하는 정도 (중요성)를 분석했습니다 결과적으로, 소결 보조 지식을 통합하는 예측 모델에서 가장 중요한 제조 공정 요인은 소결 시간 이었지만 다음으로 가장 중요한 요소는 동일한 수준의 영향력과 소결 보조 시간에있었습니다 (그림 2) 이것은 소결 조건이 질화 질화물 세라믹의 열 전도도의 최우선 과제이지만 소결 보조 장치의 선택도 매우 중요하다는 것을 시사합니다
그림 2 각 설명 변수의 중요성
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
이번에 개발 된 로투스 바카라에 프로세스 조건을 입력하여 다양한 프로세스 조건 하에서 실험을 수행하지 않고 특성 값을 매우 짧은 시간 (몇 초) 내에 계산할 수 있습니다 또한 로투스 바카라 기술에 사용 된 재료에 대한 연구 지식을 통합함으로써 예측 모델을 생성하는 데 필요한 데이터를 얻는 데 필요한 실험의 수는 이전보다 훨씬 작습니다 이 기술을 적용함으로써 기존의 가설 검증 개발을 수행하지 않고 입력 제조 공정 조건에서 단기간에 최적의 조건을 검색 할 수 있으며, 이는 몇 달 동안 엄청난 시간이 필요하며 세라믹 재료 개발 속도를 높일 것으로 예상됩니다
다음 과제는 더 넓은 범위의 프로세스 조건에 해당하는 열 전도 예측 로투스 바카라로 확장하고, 강도, 골절 강인성 및 절연 압력 및 절연 압력과 같은 여러 유형의 특성을 동시에 예측하는 다중 특성 예측 로투스 바카라를 개발하는 것입니다 또한, 개발 된 로투스 바카라 기술은 또한 실리콘 질화물 이외의 세라믹 재료에도 적용되도록 의도된다 이 로투스 바카라 기술은 제조 공정의 빠르고 효과적인 탐색을 더욱 발전시키고 실현하여 재료 개발의 혁신에 기여할 것입니다
게시 된 잡지 :Ceramics International
종이 제목 : 소결 반응의 열전도성 예측 공정 조건에 기초한 기계 학습 접근법을 사용한 실리콘 질화물 세라믹
저자 : Ryoichi Furushima*, Yuki Nakashima, You Zhou, Kiyoshi Hirao, Tatsuki Ohji, Manabu Fukushima
doi :https : //doiorg/101016/jceramint202312231